Informe Previo 6

1. Describa brevemente el circuito interno de un amplificador operacional explicando el principio de su funcionamiento. Un amplificador operacional se trata de un circuito de propósito general que puede emplearse en multitud de aplicaciones. Por si fuera poco, los modelos necesarios para analizar su comportamiento son muy sencillos, y en la gran mayoría de los casos, puede asumirse un comportamiento ideal. El componente electrónico conocido como amplificador operacional es realmente un circuito complejo formado por muchos transistores y otros componentes en un solo circuito integrado. El esquema funcional de un amplificador operacional puede verse en la figura.

El amplificador operacional tiene dos entradas. En la primera etapa se amplifica levemente la diferencia de las mismas. Esto se suele expresar también diciendo que se amplifica el modo diferencial de las señales, mientras que el modo común se rechaza. Posteriormente se pasa a segunda etapa de ganancia intermedia, en la que se amplifica nuevamente el modo diferencial filtrado por la primera. La ganancia total es muy elevada, típicamente del orden de 105. Finalmente, en la última etapa no se amplifica la tensión, sino que se posibilita el suministrar fuertes intensidades. Para que este dispositivo pueda funcionar es obvio que necesitará una fuente de alimentación que polarice sus transistores internos. Habitualmente se emplean dos fuentes de alimentación, una positiva y otra negativa. De este modo se permite que la salida sea de uno u otro signo. Evidentemente, la tensión de salida nunca podrá superar los límites que marquen las alimentaciones. No olvidemos que el operacional está formado por componentes no generadores.

2. Extraiga de la hoja teórica del amplificador operacional LM741 los siguientes parámetros: Offset Voltaje, drift, rised time, Bandwidth, Differential input, Slew Rate, Over Shoot, CMRR, T.H.D, Input Bias Current

PARAMET RO Offset voltaje

MIN

TY P

MA X

UNI T

1

5

mV

0.3

uV/ ºC us

1.5

MHz

Drift

15

Rised time Bandwidth Differentia l input Slew rate Over shoot CMRR

0.43 7

+30

THD

0.5 6% 90 0.0 6

Input bias current

10

70

V V/us

20% dB % 100200

nA

Over Shoot: Refiere a los valores transitorios de cualquier parámetro que exceda su valor final (estado estable) durante su transición de un valor a otro. Una aplicación importante del término es la señal de salida de un amplificador. Slew Rate: Representa la incapacidad de un amplificador para seguir variaciones rápidas de la señal de entrada. Se le define como la máxima tasa de cambio en el voltaje de salida cuando el voltaje de entrada cambia. Input Bias Current: Se trata de una señal no audible que induce el magnetismo en la zona lineal de la curva de histéresis. Sin la señal de vías, el material sobre el que se ha magnetizado contaría con menor

Bandwidth: Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, de la extensión de frecuencias en la que se concentra la mayor potencia de la señal. Se puede calcular a partir de

3. Mencione y explique algunos tipos de amplificadores operacionales y sus aplica ciones

Integradores/diferenciadores Las variedades más complejas de amplificadores operacionales son los integradores y diferenciadores. La suma de un capacitador al circuito significa que el integrador reacciona a cambios en el voltaje con el tiempo. La magnitud del voltaje de salida cambia, basándose en la cantidad de tiempo que un voltaje gasta apareciendo en la entrada. El diferenciador es lo opuesto a esto. El voltaje producido en el canal de salida es proporcional a la tasa de cambio de la entrada. Los cambios más grandes y rápidos en el voltaje de entrada producirán voltajes de salida más altos.

Amplificadores de suma/resta Estas dos variedades de amplificadores operacionales realizan un proceso aritmético en la señal. Un amplificador operacional de resta saca una señal que es igual a la resta entre sus dos entradas. Un amplificador de suma combina diferentes voltajes de un número de entradas, y saca una ganancia basándose en los voltajes combinados. Cualquiera de estos circuitos puede ser configurado para operar como sistemas inversores o no inversores. El amplificador sumador es un dispositivo versátil, útil para combinar señales. Se pueden añadir directamente las señales, o bien cambiar la escala para que se adapten a una predeterminada regla de combinación. En un mezclador de audio, se suman varias señales con ganancias iguales. Un amplificador sumador con resistencias desiguales en las entradas, da una suma ponderada. Esto se puede utilizar para convertir un número binario a un voltaje, como en el convertidor digital a analógico. Un amplificador sumador se puede usar para aplicar un voltaje de polarización DC junto con una señal AC. Esto se hace en un circuito de modulación LED para mantener el LED en su rango operativo lineal.

Seguidor de voltaje Un seguidor de voltaje es usado para aumentar la señal de circuitos con voltajes variables. Aplica el mismo tipo de aumento de ganancia que el amplificador estándar, pero se rastrearán variaciones en la ganancia de entrada y se emparejarán por la señal de salida. Este tipo de circuitos son a menudo usados por delante de otros sistemas para prevenir el daño por cambios súbitos de voltaje.  Calculadoras analógicas  Filtros  Preamplificadores y buffers de audio y video  Reguladores  Conversores  Evitar el efecto de carga  Adaptadores de niveles (por ejemplo CMOS y TTL)